污水源熱泵技術(shù)大講堂（六）

城市污水源熱泵系統(tǒng)的污垢特性與對(duì)策

張承虎1、楊海濱2、劉京1、孫德興1

（1．哈爾濱工業(yè)大學(xué)，哈爾濱150090；2．國內(nèi)貿(mào)易工程設(shè)計(jì)研究院，北京 100069）

摘 要：本文概述了城市污水源熱泵系統(tǒng)內(nèi)軟垢的生長與熱阻特性，并介紹了常見的應(yīng)對(duì)措施。

關(guān)鍵詞：污水、熱泵、軟垢、特性 城市污水由于其惡劣的水質(zhì)特性，將在流道表面形成軟垢。軟垢是相對(duì)于鈣、鎂等無機(jī)鹽結(jié)晶垢，即硬垢而言的，二者在組成成分、附著特性、生長特性、熱阻特性等方面存在較大差異。軟垢是污水源熱泵技術(shù)除堵塞外最為突出的技術(shù)難題。軟垢的存在，第一，增加傳熱熱阻、增加換熱器成本、降低熱泵機(jī)組效率，軟垢熱阻約占總熱阻的三分之一；第二，軟垢的存在縮小了流通截面，增加了壁面粗糙度，增加了流動(dòng)阻力、水泵投資和能耗；第三，加快腐蝕速率，軟垢內(nèi)微生物的新陳代謝過程具有加速腐蝕作用。進(jìn)行污水源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，必須對(duì)軟垢予以充分考慮，否則將出現(xiàn)流量不足、換熱不足等嚴(yán)重問題。

1、污水軟垢成分

 依據(jù)成垢的主要物理化學(xué)過程，軟垢可分為結(jié)晶垢、微粒垢、化學(xué)反應(yīng)垢、腐蝕垢、微生物垢及凝固垢等。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，換熱壁面往往同時(shí)生成幾種污垢而且互相影響。

    可采用烘干灼燒失重、電子探針能譜分析（EDX）、掃描電鏡（SEM）等方法對(duì)污水軟垢進(jìn)行觀察與分析。對(duì)污水軟垢在105℃下的烘干實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，軟垢烘干33.42％，這部分失重主要為水分；在520℃下繼續(xù)灼燒實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，灼燒失重為62.73％，這部分失重主要為有機(jī)物。由此可知，管內(nèi)污垢以有機(jī)物為主，其中水和有機(jī)物占總重量的96.15％。

    取無縫管的管內(nèi)污垢，在50℃烘干5～8小時(shí)，研磨后采用TN5502型EDX能譜分析儀，對(duì)垢粉中所含元素種類進(jìn)行鑒定，可以發(fā)現(xiàn)：（1）垢樣中所含主要元素為Fe，說明在換熱管內(nèi)存在少量腐蝕垢；（2）垢樣中Ca的含量很小，這說明污垢中含Ca的晶體鹽極少，即污垢并非Ca、Mg離子結(jié)晶垢。因此可以判定管內(nèi)污垢為有機(jī)污垢。

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（責(zé)編：雅麗）